JP6865510B2 - マルチチャンネルピペット - Google Patents

Description

本発明は、マルチチャンネルピペットに関する。

ピペットは、液体を定容量吐出させるための計量機器であり、シリンダー内の可動ピストンの移動による体積変化を空気のボリューム変化としてとらえ、空気のボリューム変化分の容積の液体をシリンダーの下端部に装着されるチップに吸引し、吐出させる。チップを一つ装着するタイプはシングルピペット、複数のチップを同時に装着するタイプはマルチチャンネルピペット、又はマルチピペットと呼ばれている。

マルチチャンネルピペットは、チップの装着部（チップホルダ）が８チャンネル又は１２チャンネル設定されているのが一般的である。これは、被分注容器として最も多用されているマイクロプレートが８×１２個の皿（ウエル）で構成されており、それ以上のウエルを持つマイクロプレートも、この９６ウエルの整数倍で構成されているからである。マルチチャンネルピペットは、ピストンを可動させる駆動部を内蔵するピペット本体と、ピペット本体の下端部に装着されたロアパーツを有する。ロアパーツ内には、上記シリンダー，ピストン，及びチップホルダを備えるチップホルダユニットがチップの数と対応した数だけ並列され、複数のチップホルダユニットが一体となって収容されている（非特許文献１および２）

http://japan.mt.com/jp/ja/home/products/pipettes/electronic-pipettes/multichannel-pipettes.html（2015年11月6日検索） http://www.gilson.com/Resources/Pipetman_Concept_Users_Guide_English.pdf（2015年11月6日検索）

ピペットが使用される現場では、目的毎に分注に必要とされる精度、生産効率、被分注液の容量などにより、一度に分注したいウエル数の要求が異なるため、ピペットのチャンネル数を選びたいという要望がある。しかし、従来のマルチチャンネルピペットは、製造メーカ側で設定されたチャンネル数を変えることができなかった。

これに対し、マルチチャンネルピペットのロアパーツにチップホルダユニットの取り外し機構を備え、チップホルダユニットを取り付け／取り外し可能にした場合、チップホルダユニットとロアパーツの間にガタ（隙間）があると、ピストンを動かした際にチップホルダユニットも動いてしまい、これが分注量に誤差を生むことがあると分かった。

本発明は、従来技術の問題点に基づいて為されたもので、その目的は、チップホルダユニットの取り外し機構を備えたマルチチャンネルピペットにおいて、正確な分注が行えるようにするものである。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のマルチチャンネルピペットは、ピストンを動作するための駆動部を収容するピペット本体と、前記ピペット本体の下端部に装着されるロアパーツと、前記ロアパーツ内にあり前記駆動部の下端部と連結された可動部を有するユニットケースと、前記ユニットケースに収容され、前記ピストン、前記ピストンが摺動するシリンダー、前記シリンダーの下端部に装着されるチップホルダ、及び前記可動部に複数設けられた被結合部のいずれかに着脱可能な結合部を有する、複数のチップホルダユニットと、を備え、前記ユニットケースには、前記チップホルダユニットが装着された時に前記シリンダーの上端部が配置される各位置に、前記シリンダーの上端部と当接するリング部を備える弾性部材が配置されていることを特徴とする。

上記態様において、前記弾性部材は、前記チップホルダユニットの全数分が連結一体で形成されているのも好ましい。

上記態様において、前記弾性部材は、ゴム部材またはバネ部材で形成されるのも好ましい。

上記態様において、前記ロアパーツを前記ピペット本体に取り付けるためのシャフト部は回転可能であって、前記シャフト部の回転軸部には、回転抑制部材が配置されているのも好ましい。

上記態様において、前記回転抑制部材は、前記回転軸部に嵌め込まれたＯリングであるのも好ましい。

本発明のマルチチャンネルピペットによれば、チップホルダユニットの取り外し機構を備えた上で、正確な分注を行うことができる。

実施の形態に係るマルチチャンネルピペットの正面図である。 図１の右側面図である。 実施の形態に係るロアパーツの内部であって、チップホルダユニットが見える状態のユニットケースの斜視図である。 実施の形態に係るロアパーツの内部であって、スイッチ形成部材が見える状態のユニットケースの斜視図である。 図４の縦断面図である。 実施の形態に係る弾性部材を示す図であって、（ａ）弾性部材の斜視図、（ｂ）弾性部材の平面図、（ｃ）弾性部材の正面図である。 実施の形態に係るロアパーツのシャフト部の分解斜視図である。 実施の形態に係るロアパーツのシャフト部の縦断面図である。 従来のロアパーツのシャフト部を示す斜視図である。

次に、本願発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（ピペット全体）
図１は実施の形態に係るマルチチャンネルピペットの正面（前面）図、図２は図１の右側面図である。なお、本明細書における前後方向、左右方向、及び上下方向はそれぞれ、図面において示す符号Ｆ-Ｂ方向、Ｌ-Ｒ方向、及びＵ-Ｄ方向とする。

図１に示す符号１００は本形態に係るマルチチャンネルピペットであり、符号１はピペット本体である。図２に示すように、ピペット本体１は、縦方向に長い円筒状のケースの内に、送りネジ（ボールネジ）５、送りネジ５を正逆いずれの方向にも回転駆動させるステッピングモータ６（駆動部）、電気ボード１０、及び蓄電池１１を有する。

ピペット本体１の前面には、表示部１８及び操作キー１９が設けられている（図１）。操作キー１９により、分注容量や分注モード等の設定が行える。操作キー１９の下方には、チップを取り外すためのイジェクトボタン１２が設けられている（図２）。イジェクトボタン１２は、後述するイジェクタカバー７３と機構的に連結している。後述するシャフト部７１とイジェクタカバー７３の間にはスプリングが装入されており、このスプリングの付勢力に抗してイジェクトボタン１２を押し下げると、イジェクタカバー７３がチップ８（図１）を押し下げ、チップ８が外れるようになっている。

ピペット本体１の後面には、分注操作を行うための動作キー１４が設けられている（図２）。動作キー１４の下方には、操作時の支持補助及び非操作時のストッパーとなるフィンガーフック１６が設けられている（図２）。ピペット本体１の左右側面には、蓄電池１１を充電するための外部チャージ装置と電気的に導通させるための一対の充電スタンド用電極（＋）１７ａ，（−）１７ｂが設けられている（図１）。

（ロアパーツ）
符号７は、ロアパーツである（図１）。ロアパーツ７は、ピペット本体１の下端部に装着される部品であり、チップホルダユニット２０（後述）を複数収容可能である。ロアパーツ７は、シャフト部７１と、ユニットケース７２と、イジェクタカバー７３とを有する。イジェクタカバー７３（図１）は、後述するユニットケース７２の基部７２５（図４）に、取り外し可能に取り付けられる。

図３はロアパーツ７の内部であって、チップホルダユニット２０が見える状態のユニットケース７２の斜視図、図４はロアパーツの内部であって、スイッチ形成部材２５が見える状態のユニットケース７２の斜視図、図５は図４の縦断面図である。

シャフト部７１（図３）内には、ピペット本体１の送りネジ５と連結する送りシャフト７１１（図２）が挿通されている。送りシャフト７１１の上端部は送りネジ５の下端部と磁力または着脱可能な係合構造により連結され、送りシャフト７１１の下端部は後述する可動部７２１（図３）と一体となっている。シャフト部７１の詳細については後述する。

（ユニットケース）
ユニットケース７２（図３〜図５）は、チップホルダユニット２０を複数収容可能なハウジングである。ユニットケース７２は、前面側ケース７２（Ｆ）と後面側ケース７２（Ｂ）の２ケース構造であり、図３は前面側ケース７２（Ｆ）を外した状態で示されている。前面側ケース７２（Ｆ）と後面側ケース７２（Ｂ）は、左右計６箇所に設けられた凹凸部により位置決めされて係合する。

図３に示すように、ユニットケース７２は、シャフト部７１の軸方向（上下方向）と直交する方向（左右方向）にチップホルダユニット２０を並列に保持する。ユニットケース７２の左端部及び右端部には、上方域に、スライドレール７５が形成されている。スライドレール７５・７５間には、左右方向に亘るライン状の可動部７２１が設けられている。可動部７２１は、両端にガイド部を有し、スライドレール７５を上下方向に移動可能である。可動部７２１のガイド部は、レール方式，ベアリング方式等、当業者に周知の形態でよい。

可動部７２１（図３）には、チップホルダユニット２０を結合するための被結合部７４が、左右方向に亘り、チップホルダユニット２０と同数形成されている。各被結合部７４は、可動部７２１の下面に形成された円溝であり、その内面にマグネットを有している。本形態では、チップ８の装着部が最大で８チャンネルとなるように、被結合部７４は可動部７２１に等間隔８箇所に形成されている。

ユニットケース７２の前面側ケース７２（Ｆ）及び後面側ケース７２（Ｂ）の内側面には、その下方域に、左右方向に亘り、位置決め枠７２２（図３）がチップホルダユニット２０と同数形成されている。位置決め枠７２２は、断面略Ｕ字状の枠であり、円筒形のシリンダー２２の周面を保持する。

（チップホルダユニット）
図３に示すように、チップホルダユニット２０は、ピストン２１、シリンダー２２、チップホルダ２３、および結合部２４を有する。

シリンダー２２は、細長く、正円の円筒状のケースの中に、金属製スリーブを有する。シリンダー２２の下端部には、チップホルダ２３が装着される。チップホルダ２３は円筒状であり、チップ８はチップホルダ２３の下端部に装着され、チップホルダ２３とチップ８の間はリップパッキン２６（図５）により液密にシールされる。チップホルダ２３の上端部には、周方向等間隔二箇所から上方向に延出する、延出部２３１（図３）が形成されている。延出部２３１は、半径方向に延出する爪部２３２（図３）を有している。

図５に示すように、ピストン２１は、シリンダー２２内を上下方向に往復移動可能である。ピストン軸２１１の上端部には、結合部２４が圧入され抜け止め固定されている。結合部２４は鉄ねじであり、ユニットケース７２の被結合部７４のマグネットと磁力結合する。

各チップホルダユニット２０は、ピストン軸２１１が磁力によりユニットケース７２の可動部７２１と結合しているので、送りネジ５が上方向に移動されると、送りシャフト７１１を介してユニットケース７２の可動部７２１が上方向に移動し、各チップホルダユニット２０のピストン２１が一斉にシリンダー２２内を上方向に移動し、チップ８に液体が吸引される。送りネジ５が下方向に移動されると、各チップホルダユニット２０のピストン２１が一斉にシリンダー２２内を下方向に移動し、チップ８から液体が吐出される。

図４および図５に示すように、ユニットケース７２の前面側ケース７２（Ｆ）および後面側ケース７２（Ｂ）には、下方域に、スイッチ形成部材２５が、チップホルダユニット２０と同数形成されている。前面側と後面側におけるスイッチ形成部材２５の構成は同等であるので、前面側ケース７２（Ｆ）を用いて説明する。スイッチ形成部材２５は板状であり、前面側ケース７２（Ｆ）の外側面に凸状に形成された支点部２９２（図５）を支点に回動可能である。スイッチ形成部材２５の下端部には、チップホルダ２３の爪部２３２と係合する係合孔２９３（図５）が形成されている。

以上の構成により、マルチチャンネルピペット１００では、チップホルダユニット２０をロアパーツ７から取り外す時は、イジェクタカバー７３（図１）を取り外し、スイッチ形成部材２５を露呈させる（図４）。そして、スイッチ形成部材２５の上端部のボタン部２９（図４）を押すと、スイッチ形成部材２５が支点部２９２回りに回動し、係合孔２９３と爪部２３２の干渉が解けるので、チップホルダユニット２０を磁力に抗して引き抜けば、チップホルダユニット２０をロアパーツ７（ユニットケース７２）から取り外すことができる。

チップホルダユニット２０をロアパーツ７（ユニットケース７２）に取り付ける時は、チップホルダユニット２０を、ユニットケース７２の位置決め枠７２２に沿って挿入し、爪部２３２を係合孔２９３と再び干渉させ、結合部２４を被結合部７４と結合させることで、簡単に取り付けることができる。

以上のように、マルチチャンネルピペット１００では、各チップホルダユニット２０をロアパーツ７（ユニットケース７２）から取り外しできる機構を備えているので、ウエル数の要求等に応じて、ロアパーツ７に装着するチップホルダユニット２０の数を増減することができる。

ここで、取り外したチップホルダユニット２０をユニットケース７２に取り付ける際に、シリンダー２２の上端部２２１（図５）とユニットケース７２のシリンダー当接部７３６（図５）の間にガタ（隙間）があると、ピストン２１を上下に動かした際に、チップホルダユニット２０も上下に動いてしまい、これが分注量に誤差を生むことがあると分かった。

このため、本形態のユニットケース７２には、チップホルダユニット２０が装着された時にシリンダー上端部２２１が配置される各位置に（ユニットケース７２のシリンダー当接部７３６の下部に）、左右方向に亘り、弾性部材８０（図３）が配置されている。

図６は弾性部材８０を示す図であって、（ａ）弾性部材８０の斜視図、（ｂ）弾性部材８０の平面図、（ｃ）弾性部材８０の正面図である。弾性部材８０には、シリンダー２２の上端部２２１（図３）の開口部と概略一致する径のリング部８１が、チップホルダユニット２０と同数形成されている。各リング部８１には、前端部と後端部に、位置合わせ用凸部８２が形成されている。弾性部材８０は、シリコンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等の伸縮性のあるゴム材で形成するのが好ましい。さらには、オートクレーブ処理に耐えうる耐熱温度を備えるとより好ましい。弾性部材８０は、前面側ケース７２（Ｆ）と後面側ケース７２（Ｂ）のそれぞれに形成された位置合わせ用凹部７２４（図３）に、位置合わせ用凸部８２を係合させて、ユニットケース７２に固定される。

弾性部材８０は、図６のように、チャンネル数分（本形態では８チャンネル分）を一体成形するのも好ましい。チャンネル数分を一体にすると、一つのチップホルダユニット２０を取り外した時の他のチップホルダユニット２０のガタつき（あそび）を抑制できる。

以上のように、本形態では、弾性部材８０を配置したことにより、チップホルダユニット２０をユニットケース７２に取り付けると、図５に示すように、弾性部材８０がシリンダー２２の上端部２２１とユニットケース７２のシリンダー当接部７３６の間に挟持され、チップホルダユニット２０が弾性部材８０を押し込んだ状態でユニットケース７２に取り付けられる。これにより、チップホルダユニット２０（シリンダー２２）とロアパーツ７（ユニットケース７２）の間の、ピストン２１の移動方向の隙間が埋められるため、ピストン２１を動かした際にチップホルダユニット２０も動く現象を抑えることができる。

弾性部材８０は、チャンネル数分を別個に作製しても、数分割して作成してよい。また、弾性部材８０は、ゴム部材に替えてバネ部材で形成してもよい。このような変形であっても、チップホルダユニット２０が弾性部材８０を押し込んだ状態でユニットケース７２に取り付けられるので、ピストン２１を動かした際にチップホルダユニット２０も動く現象を抑えることができる。

次に、ロアパーツ７のシャフト部７１について述べる。

従来一般に、マルチチャンネルピペットで分注を行う際、ピペット本体の向きはそのままに、ロアパーツを分注しやすい向きに回転させて使用することがよく行われる。このため、シャフト部には回転部が形成されている。しかしながら、シャフト部に回転部を設けたために、チップを液体容器にこすり付ける工程において、ロアパーツが意図せず回転することがあり、ピペット操作上不便が生じることがある。

図９は従来のロアパーツのシャフト部を示す斜視図である。本形態の部位と同等の部位には、同一の符号を用いて説明を割愛する。従来のシャフト部７１の構成では、回転軸部７１２と軸受け部７１３はともに樹脂製であり、回転部は、回転軸部７１２に形成された環状突部７１８と、軸受け部７１３に形成された環状溝７１６とを、噛み合わせるように形成されていた。このように、従来のシャフト部７１では、回転部が、樹脂部品と樹脂部品が触れ合う構成であるので、両者がきつく接触するようにすると組立が困難になり、組立を考慮して部品同士に隙間を設けると、ロアパーツ７がささいな衝突でも容易に回転してしまうおそれがあった。

これに対し、図７は実施の形態に係るロアパーツ７のシャフト部７１の分解斜視図、図８は実施の形態に係るロアパーツ７のシャフト部７１の縦断面図である。

本形態のシャフト部７１は、回転軸部７１２と、軸受け部７１３と、回転抑制部材９０を有する（図７）。軸受け部７１３は、ユニットケース７２の基部７２５の中央部の内周に形成されている。回転軸部７１２は中空となっており、送りシャフト７１１が挿通する。回転軸部７１２の上端に設けられた本体取付部７１４（図７）の内周には、ピペット本体１の下端部外周に形成された雄ねじ部（図示略）と螺合する雌ねじ部（図示略）が形成されており、ロアパーツ７は本体取付部７１４によってピペット本体１に螺着させることができる。

本形態のシャフト部７１の構成では、回転軸部７１２と軸受け部７１３はともに樹脂製であり、その回転部は、回転軸部７１２に所要の間隔で形成された二つの環状突部７１８（図７）と、軸受け部７１３に形成された二つの環状溝７１６（図８）とを噛み合わせるように形成されている。そして、二つの環状突部７１８の間に形成される周溝７１５（図７）に、回転抑制部材９０が嵌め込まれている。

回転抑制部材９０は、伸縮性および摩擦抵抗を有するゴム部材が好ましく、本形態ではシリコン製のＯリングが用いられている。この他、ＮＢＲでリングを形成するのもよい。

以上のように、本形態では、回転軸部７１２に回転抑制部材９０を嵌め込み、軸受け部７１３に回転抑制部材９０を押し付けることで、回転抑制部材９０を配置しない構成に比べて、回転部が回転しにくくなる。このため、環状突部７１８と環状溝７１６とがきつく接触するような構成にしなくとも、不要な回転を抑止できる回転部を形成することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態及び変形例を述べたが、各形態及び各変形例を当業者の知識に基づいて組み合わせることも可能であり、そのような形態は本発明の範囲に含まれる。また、上記の実施形態では、ピストン２１が電動のモータ６で駆動される電動タイプのものを例に説明したが、ピストンが手動で駆動される手動タイプに適用することもできる。また、上記の全ての実施形態は、シングルピペットに適用されてもよい。

１００ マルチチャンネルピペット
１ ピペット本体
６ モータ（駆動部）
７ ロアパーツ
２０ チップホルダユニット
２１ ピストン
２２ シリンダー
２２１ シリンダー上端部
２３ チップホルダ
２４ 結合部
７１ シャフト部
７１２ 回転軸部
７１３ 軸受け部
７２ ユニットケース
７２１ 可動部
７４ 被結合部
８０ 弾性部材
８１ リング部
９０ 回転抑制部材

Claims (5)

1. ピストンを動作するための駆動部を収容するピペット本体と、
   前記ピペット本体の下端部に装着されるロアパーツと、
   前記ロアパーツ内にあり前記駆動部の下端部と連結された可動部を有するユニットケースと、
   前記ユニットケースに収容され、前記ピストン、前記ピストンが摺動するシリンダー、前記シリンダーの下端部に装着されるチップホルダ、及び前記可動部に複数設けられた被結合部のいずれかに着脱可能な結合部を有する、複数のチップホルダユニットと、を備え、
   前記ユニットケースには、前記チップホルダユニットが装着された時に前記シリンダーの上端部が配置される各位置に、前記シリンダーの上端部と前記ユニットケースのシリンダー当接部の間に挟持されるリング部を備える弾性部材が配置されていることを特徴とするマルチチャンネルピペット。
2. 前記弾性部材は、前記チップホルダユニットの全数分が連結一体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネルピペット。
3. 前記弾性部材は、ゴム部材またはバネ部材で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチチャンネルピペット。
4. 前記ロアパーツを前記ピペット本体に取り付けるためのシャフト部は回転可能であって、前記シャフト部の回転軸部には、回転抑制部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマルチチャンネルピペット。
5. 前記回転抑制部材は、前記回転軸部に嵌め込まれたＯリングであることを特徴とする請求項４に記載のマルチチャンネルピペット。

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